UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS A.T.I PIA final Profesor. Daniel Julio Eguiarte Lara Presentado por: David Eduardo Viezca.

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1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS A.T.I PIA final Profesor. Daniel Julio Eguiarte Lara Presentado por: David Eduardo Viezca Marrufo Matricula. 1673841 San Nicolás de los Garza Agosto- Diciembre 2015 29/11/2015

2 INGENIERÍA GENÉTICA ¿Qué es la Ingeniera genética? La ingeniería genética es la parte de la biotecnología que se basa en la manipulación genética de organismos con un propósito determinado: Se trata de aislar un gen que produce una sustancia e introducirlo en otro ser vivo que sea más sencillo de manipular. De esta manera se consigue modificar las características hereditarias de un ser vivo, alterando su material genético. Este proceso ya puede ser utilizado en bacterias y células eucariotas animales y vegetales. Una vez adicionada o modificada la carga cromosómica, el organismo en cuestión sintetiza la proteína deseada. Las bases de la ingeniería genética consisten en resolver el problema de la localización e inserción de genes. Las técnicas utilizadas por la ingeniería genética son varias, y cada una atiende una tarea de preparación y solución de problemas específicos. 29/11/2015

3 ELECTROFORESIS  El problema de encontrar, separar y analizar los fragmentos del ADN de un gen específico se resolvió gracias Linus Pauling que demostró que las moléculas migran a distintas velocidades hacia los polos magnéticos: se colocan porciones de ADN sobre un gel agarosa y se les permite que migren hacia los polos del campo magnético. La senda seguida por el ADN y las manchas formadas se tornan visibles en una película de rayos X.  Esta técnica permite tratar con bajas concentraciones de ADN de hasta 100 nanogramos y su objetivo es poder analizar de forma rápida la variabilidad genética  Esta práctica aplica la información teórica de que el producto de un gen será una proteína que tendrá actividad enzimática.  El método consiste en obtener enzimas del material que se desea conocer empaparlas en papel secante e introducir estos papeles en gel. Posteriormente se somete a electroforesis para lograr la migración de proteínas que será diferencial dependiendo de la carga eléctrica de la proteína. 29/11/2015

4 ADN RECOMBINANTE  Esta técnica permite aislar un gen de un organismo para manipularlo e insertarlo en uno diferente. De esta manera se puede hacer que un organismo produzca una proteína que le sea totalmente extraña.  Se utiliza normalmente para la producción de proteínas a gran escala, ya que podemos hacer que una bacteria produzca una proteína humana y lograr una superproducción.  De una manera simple podemos decir que cortamos un gen humano y se lo pegamos al ADN de una bacteria; un ejemplo seria el gen de la insulina que se inserta a una bacteria y este hace que la bacteria produzca insulina.  Como las bacterias se multiplican rápidamente pueden expresar grandes cantidades de proteínas, es posible lograr una producción de la proteína deseada.  El desarrollo del ADN recombinante fue posible gracias a varias líneas de investigación, el conocimiento de las enzimas de restricción, la replicación y reparación de ADN, la replicación de virus y plásmidos y la síntesis química de secuencias de nucleótidos. 29/11/2015

5 VECTORES Cuando se pretende que las factorías biotecnológicas produzca un material específico, debe dársele la orden específica, esto es proveerle los genes necesarios. Para ello es necesario agregar a su ADN natural un complemento génico, lo que es posible por medio de un vector o transportador. Estos vectores permiten obtener múltiples copias de un trozo específico de ADN, lo que proporciona una gran cantidad de material fiable con el que trabajar. El proceso de transformación de una porción de ADN en un vector se denomina clonación. 29/11/2015

6 TÉCNICA PCR  la técnica de reacción en cadena de la polimerasa PCR consigue multiplicar un determinado fragmento de ADN millones de veces para poder tener una cantidad suficiente para estudiarlo. Se cuenta con 2 procedimientos que hoy en día son los más utilizados:  El creado por E.M. Southern en 1975 comienza con la separación del ADN digerido por enzimas de restricción, los fragmentos resultantes se separan mediante electroforesis y luego se transfieren a un filtro. El ADN se desnaturaliza y se hibrida exponiéndolo a sondas radiactivas, lo que permitirá detectar por rayos X.  En 1988 estuvo disponible un nuevo método ideado por Kary Mullís. Este permite la amplificación de genes en grandes cantidades a partir de muy poco ADN. El sistema implica la adición de un cebador corto en cada extremo de la secuencia elegida de ADN, separando las 2 cadenas de la doble hélice por calentamiento y exponiéndolas a un ADN polimerasa que reconoce los cebadores dispuestos a cierta distancia entre sí en lados opuestos de la cadena y duplica el número de cadenas de ADN de la muestra.  De este modo en la PCR, ambas cadenas de ADN se copian simultáneamente y sí el procedimiento se repite unas 20 veces, se obtendrán un millón de copias a partir de un solo fragmento original. 29/11/2015

7 BIOCHIPS Los últimos avances en biología molecular, especialmente en genética y genómica, ha llevado a la aparición de numerosas técnicas experimentales. Entre estas herramientas destacan los biochips, que permiten conocer mutaciones genéticas en los pacientes. De este modo la comunidad científica dispondrá del material adecuado para afrontar el reto que se plantea tras haberse completado la primera fase del Proyecto Genoma: estudiar la función de los genes, las diferencias genéticas individuales y su incidencia en el desarrollo de enfermedades. Estos biochips son dispositivos miniaturizados en los que se pueden depositar decenas de miles de sondas de material genético conocido en posiciones predeterminadas, constituyendo una matriz. En los estudios, se ponen en contacto los biochips con material genético marcado, obtenido de una muestra de un paciente o experimento. En ese momento, generan un patrón de señales particular cuya lectura se realiza con un escáner y posteriormente se interpretan con un ordenador. 29/11/2015

8 APLICACIONES DE LA INGENIERÍA GENÉTICA La aplicación de la ingeniería genética ha permitido elevar la vida del ser humano. Los organismos transgénicos han pasado a ocupar una posición central en la biotecnología moderna, porque permiten hacer modificaciones muy específicas del genoma que vale la pena analizar con detalle, debido a sus importantes aplicaciones presentes y futuras  Obtención de proteínas de interés médico y económico  Mejora genética de vegetales y animales para obtener una mayor producción y mejor calidad nutricional  Obtención de plantas clónicas para cultivos  Obtención de "bioinsecticidas", animales y plantas capaces de destruir a otros seres vivos que se alimentan de los cultivos  Obtención de animales y vegetales transgénicos  Biodegradación de recursos  Secuenciación de ADN 29/11/2015

9 TERAPIA GÉNICA  Consisten en manipular genéticamente células enfermas para que ellas mismas puedan producir las proteínas cuya falta o mal funcionamiento provoca la enfermedad  Las enfermedades hereditarias provocadas por la carencia de una enzima o proteína son las más idóneas para estos tratamientos. Pero también aquellas en las que no importa demasiado el control preciso y riguroso de los niveles de la proteína cuya producción se pretende inducir mediante manipulación genética. Se trata normalmente de enfermedades monogénicas, originadas por la alteración de un único gen recesivo anómalo y en las que basta la mera presencia del producto génico para corregir el defecto.  Una de las principales vías de investigación actuales es la de marcar genéticamente a las células tumorales de un cáncer para que el organismo las reconozca como extrañas y pueda luchar contra ellas. Cáncer: melanoma, riñón, ovario, colon, leucemia, pulmón, hígado, próstata... Fibrosis quística Hipercolesterolemia Hemofilia Artritis reumática Diabetes SIDA 29/11/2015

10 VENTAJAS DE LA INGENIERÍA GENÉTICA El principal avance de la Ingeniería Genética consiste en la capacidad para crear especies nuevas a partir de la combinación de genes de varias existentes, combinando también por lo tanto sus características. Cultivos con genes de insectos para que desarrollen toxinas insecticidas o tomates con genes de pez para retrasar la marchitación, han dejado hace tiempo de ser ciencia-ficción para constituir una realidad en nuestros días.  Gracias a la ingeniería genética, los científicos pueden hacer ciertas combinaciones entre genes de diferentes especies, para así solucionar problemas y mejorar el rendimiento económico-comercial de las explotaciones.  Se pueden buscar curas a enfermedades genéticas para que las nuevas generaciones nazcan más sanas.  Al tomate por ejemplo se le ponen genes antisentido (en sentido inverso a un gen concreto) para así retrasar el proceso de reblandecimiento.  Gracias a esto, la ciencia ha conseguido que se cultiven plantas con mayor tolerancia a la sequía o protegidos frente a virus.  En algunos cultivos, se han puesto genes de bacterias para que desarrollen proteínas insecticidas y reducir el empleo de insecticidas.  También se pueden insertar genes humanos responsables de la producción de insulina en células bacterianas para obtener insulina de gran calidad a bajo coste. Estas células pueden producir mucha cantidad ya que se reproducen a una gran velocidad. 29/11/2015

11 INCONVENIENTES DE LA MANIPULACIÓN GENÉTICA  Los expertos advierten que detrás de estas mejoras y nuevas aplicaciones se esconden también riesgos y peligros de notable importancia.  Como sucede siempre, las desventajas provienen o pueden proceder del mal uso de las técnicas mencionadas A ello ha dado respuesta el Comité Internacional de Bioética de la Unesco fijando unos objetivos que pueden concretarse en dos:  A.evitar aspectos del progreso que atenten contra la dignidad humana  B.que las posibilidades científicas no generen peligrosidad por falta de definiciones éticas.  Para evitar dichos inconvenientes establecen una serie de limitaciones por motivos ecológicos, sanitarios, morales, sociales, etc. Tratando de salvaguardar la dignidad y los derechos humanos, de no dar posibilidad a la discriminación social ni ideológica de evitar desastres ecológicos y de impedir el desarrollo o aparición de enfermedades que pudieran ser incontrolables.  Uno de estos peligros es el hecho de que detrás de los proyectos de manipulación genética están las compañías multinacionales muy preocupadas por el interés económico (Joy, 2000). (Williams, 2000)  También pueden “contaminar” otras plantas no transgénicas.  Pueden llegar a ser cancerígenas en el caso de ser consumidos por sujetos proclives o en un estado inmunológico deficiente. No obstante esto es una hipótesis pero que muchos médicos que están en contra de los alimentos transgénicos lo afirman.  Puede producir alergias, algo que preocupa mucho a los productores de estos alimentos. Puede ser debida al material genético transferido, a la formación inesperada de un alérgeno o a la falta de información sobre la proteína que codifica el gen insertado 29/11/2015

12 BIBLIOGRAFÍA  Almeida, L. O. (s.f.). Ingeniería Genética. Recuperado el 6 de Septiembre de 2015, de Ingeniería genética: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/IngenieriaGenetica_13407.pdf  Carrillo Gil, F. (s.f.). REDcientifica- ingeniería genética, clonación y evolución humana. Recuperado el 6 de Septiembre de 2015, de REDcientifica- ingeniería genética, clonación y evolución humana : http://www.redcientifica.com/doc/doc200211030300.html  Joy, B. (2000). "Why The Future Doesn't Need Us". Wire.  Proyecto Biosfera. (s.f.). Recuperado el 6 de Septiembre de 2015, de Proyecto Biosfera: http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/Genetica2/contenido4.htm  Tecnología del ADN recombinante. (s.f.). Recuperado el 6 de Septiembre de 2015, de Tecnología del ADN recombinante : http://www.arrakis.es/~ibrabida/vigcorte.html  Williams, P. J. (2000). Polvo y destino. La Nación.  www.google.com. (s.f.). Recuperado el 6 de Septiembre de 2015, de www.google.com: www.google.com 29/11/2015